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隨著國際汽油價格的不斷攀升，運輸成本和所有其他能源生產成本也隨著石油價格的上漲而不斷增大。同時，人們對電力的需求也達到了一個前所未有的高度。同樣糟糕的是，石化產品的價格也不可避免地提高了，導致廣大電子產品廠商使用元件成本提高。面對這些高成本問題和日益嚴格的規定，廣大工程技術人員在努力增強產品性能、提高電路效率、縮小產品尺寸、改進制造工藝效率等方面承受著前所未有的壓力。 此外，管理機構正逐漸提高對電子產品最低能效的要求，他們正對廠商施加越來越大的壓力，迫使他們減少溫室氣體、有毒固體和液體廢物的排放。同時，越來越多意識到成本和環境問題的消費者也逐漸要求使用包含更少有害材料的低能耗設備。 圖1 IGBT的MOSFET等效電路 然而，在有些地區密布著經濟衰退烏云的形勢下仍然存在著一線曙光：廣大電子設計者仍有很多機會設計出新的產品，滿足人們對“綠色”產品和基于太陽能和其他替代能源的產品需求。專家估計，市場每年對太陽能逆變器的需求大約增長30%；消費者需要更便宜的電子設備，降低產品成本的一個重要途徑就是提高太陽能逆變器的效率。絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）能夠幫助產品設計者應對他們所面臨的設計具有更高電路效率和性能的產品的挑戰。這類器件也稱為電導調制場效應晶體管（CMFET），是MOSFET的近親，主要在各種應用中用作電源開關。 這些電壓控制的器件在市場上隨處可見，在高級開關電源設備中采用合適的IGBT代替類似的MOSFET器件能夠提高能效，降低產品成本。 一些供應商的產品及其廣泛應用 例如，安森美半導體公司提供了將近20種不同型號的IGBT，用于電子汽車點火、燃料加注系統和其他一些需要控制高電流和高電壓開關的應用。該公司的產品特點是廣泛采用集成ESD和過電壓保護的單片集成電路。 英飛凌公司針對高頻電源開關應用提供了幾款高速IGBT產品。該公司的TrenchStop IGBT具有較低的飽和電壓、較高的溫度穩定性和很低的傳導損耗，適用于電機驅動應用。這類晶體管的動態開關特性降低了關斷過程的能量損耗，減少了電磁干擾。 圖2 IGBT單元的平面結構 STMicroelectronics公司制造的條狀PowerMESH IGBT適用于電機驅動、電子汽車點火、遮光器、高頻電子鎮流器、焊接設備、不間斷電源和家用電器等領域。這些300～1200V的晶體管具有很低的壓降，適用于更高效的產品設計。該公司的V系列IGBT瞄準的是快速、高頻的應用，提供了附帶和不帶續流二極管兩種配置。 Microsemi公司推出了十幾款支持600V和1200V電壓的專用IGBT。該公司的IGBT產品支持硬開關和軟開關。這些IGBT主要瞄準的是焊接設備、電感加熱器以及電信和醫療電子等應用。 Microsemi公司的DL系列提供了超軟的恢復二極管，能夠減少電磁干擾，減少傳導功率損耗，減少或取消原來需要使用的緩沖器。Microsemi的Power MOS8 IGBT支持600V和900V的電壓，針對工業設備、電池充電器和太陽能逆變器等應用提供了穿通技術。 最新的場截止溝道技術 飛兆半導體公司研究了各種適用于不同應用的IGBT技術。例如，他們推出的場截止溝道式（Field Stop Trench）IGBT采用了最新的場截止結構和溝道柵單元設計，具有高速開關和低飽和電壓的特點。 圖3 NPT溝道與場截止溝道的比較 支持600V和1200V電壓的這類晶體管適用于不間斷電源、太陽能逆變器以及微波爐和感應加熱類的應用。它們能夠幫助電子設計人員減少傳導損耗和開關損耗，實現極高的效率。飛兆半導體公司所有獨特的IGBT技術都經過了專門的優化，能夠減少漂移電阻，溝道柵結構消除了器件中MOSFET部分的寄生JFET電阻。 與傳統的NPT溝道IGBT器件相比，飛兆半導體的FGA20N120FTD可減小25%的傳導損耗、8%的開關損耗。它們不僅提高了設備的能效，而且大大降低了系統的工作溫度。 因此，使用這類IGBT的應用對冷卻的要求較低，從而進一步減少了功耗，提高了效率和可靠性。這些晶體管還采用了零電壓開關(ZVS)技術，內置了快速恢復二極管(FRD)，這也有利于提高產品的可靠性。 飛兆憑借其先進的場截止技術，提供了緊密的參數分布，增強了抗雪崩擊穿的能力，能夠在雪崩工作模式下保持一致的性能，減少器件失效。這些器件都采用了長壽命設計，是高性能、低開關損耗和傳導損耗應用的理想選擇。 在當前普遍呼喚節能的市場上，電子設計者必須關注高能效器件，關鍵是要針對不同的應用選擇合適的IGBT。無論你的產品需求如何，市場上總有一款晶體管能夠滿足要求。 |
